江蘇內河船舶便捷過閘系統的試點應用

袁學忠

內河船舶便捷過閘系統（水上ETC）

1、總體情況

項目建設于2012年3月啟動，在船舶過閘登記、船閘運行調度、系統結算等方面展開研究。自試點工作開展以來，口岸船閘努力以水上ETC改進船閘原有的調度方式，實現船閘管理的轉型升級。在項目建設中，船閘管理所主要承擔了船民需求分析、現場管理、硬件測試、軟件調試等八項工作。項目建設歷時10個月，先后研發了船載電子標簽、RFID閱讀器、自組織通信網絡設備三種新硬件，開發身份自動識別系統、電子標簽管理系統、岸基設備遠程監控系統、信息發布系統、ETC結算系統、智能手機嵌入式軟件、自動收費處理平臺、ETC現場監管系統等八套軟件。涉及“船聯網”科研課題六項，投入資金480萬元。至2012年底項目建設初見成效， 12月18日完成第一條試點船舶安裝，19日第一條試點船舶成功通過口岸船閘。截止2013年1月10日，安裝試點船舶100艘，過閘281次，征收過閘費21102元。（水上ETC示意圖附后）

2、工作原理

在船舶頂棚上安裝電子標簽，電子標簽內寫進了船舶的相關信息，每個電子標簽到與每艘船舶一一對應。在船閘的報到區、待閘區、閘口安裝RFID閱讀器，RFID閱讀器掃描船舶頂棚上已安裝的電子標簽，將相關信息通過自組網的傳輸，傳到船閘機房的計算機。每條船配備一臺中國電信3G手機，在3G手機上下載安裝水上ETC軟件，船閘與船員的互動通過3G手機實現。船舶經過報到區，3G手機會自動收到歡迎信息，在3G手機的引導下完成船舶登記。船閘對船舶的調度也通過3G手機，經過調度的船舶，船員會自動收到調度信息，船員根據調度指令進閘。船舶進入閘室后，船閘工作人員通過手持的平板ipad，核查進閘船舶，如有違章信息，記錄于手持電腦。船員事先如預存手機話費一樣，在售票員處預存一定量的過閘費，船舶在報到區登記成功后，系統將凍結本次過閘所需要繳納的過閘費，船舶進入閘口后，系統自動扣除本次過閘費。按照系統的設計，船員將來可以在江蘇省內的每一個交通部門所屬的船閘進行充值、票據打印。

3、核心技術

3.1船載電子標簽和RFID閱讀器

船載電子標簽和RFID閱讀器由上海秀派電子科技有限公司研發。射頻身份識別系統是關鍵設備之一，掃描電子標簽ID信息，可以為手持式或固定式。RFID（Radio Frequency Identification，即射頻識別）技術是從20世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術。經過十幾年的發展，RFID技術已在各行各業得到了廣泛的不同程度的應用，實現動態、快捷、準確的管理。秀派公司RFID技術特點是：2.45GHz、主動、有源。2.45GHz是指電子標簽與閱讀器之間數據通訊載波的頻率是2.45GHz，也叫做微波。關鍵設備分別是閱讀器和電子標簽。射頻身份識別系統關鍵設備之一，由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。上海秀派公司提供的產品是防拆卸型電子標簽，該電子標簽能夠間隔400毫秒主動發射射頻信號，傳送ID信息。手持機是一種可移動的智能電子設備。內嵌iPhone4、微型閱讀器、電源管理模塊等關鍵設備。

RFID部分的操作系統支持以下操作系統： Windows Server 2003 、2008 Enterprise ； Windows CE ；Windows XP 、7 serial。數據庫管理系統支持以下數據庫管理系統： Oracle 10g 、11g ； SQL Server 2005 、2008 Enterprise 。 通訊系統平臺支持 GPRS。定位系統平臺支持以下定位平臺： GPS Location system ；Google Map ；MapABC GPS。電子封條：實時發射射頻信號，攜帶數據包括：ID、開關、開關時間。閱讀器：接收電子封條發射的射頻信號，解析數據，包括：ID、開關、開關時間。數據通訊箱：通過485接收閱讀器上傳的數據，包括：ID、開關、開關時間；實時接收GPS數據、解析成標準位置數據；通過GPRS實時發送數據到后臺數據采集系統；實時通過GPRS實時接收后臺系統指令完成相應操作。數據采集：使用Socket通訊方式保持與數據通訊箱之間的雙向通訊；將接收到的數據保存到數據庫。 Web軟件：從數據庫中讀取數據，顯示到界面上，特別是運輸工具的位置信息，以及這些位置信息的進一步處理。

3.2智能自組織網絡系統SANS

口岸船閘水上ETC項目在國內首次采用船聯網智能自組網系統SANS（Smart Ad-hoc Networking System），該系統是一種無線分布式結構，強調的是多跳、自組織概念。當一臺感知終端進入到網絡的覆蓋區域內時，這臺感知終端可以自動連入（或者密碼驗證方式）網絡；當感知終端離開網絡覆蓋區時，網絡會重組，以便維持網絡的平衡。每一臺感知終端以及每個基站都具有自組網能力。SANS為滿足與當前計算機網絡互通互聯的無縫對接要求，采用業界領先的IPv6和IPv4雙協議支持的方式，以滿足當前和未來網絡的發展需要，對數據通信需求進行有針對性的處理，將SANS的整體網絡架構劃分成兩個主要部分：感知網絡和承載網絡。在整個網絡架構中，感知網關路由器位于承載網和感知網的分界點，作為感知網和承載網的接口（即SANS基站），承載網與感知網有機結合，統一構建成安全、穩定、可控的新型寬帶船聯網。

這是交通運輸部船聯網項目中第一個采用智能自組網系統SANS的示范性工程。智能自組織網絡系統SANS由南京諾依曼智能科技有限公司研發。SANS是一種超低功耗、高穩定的物聯網通信技術，具有以下技術特點：支持國際通用標準IPv4和IPv6； 支持中文編碼； 原型系統具備被驗證的高度可靠性（國際上最大規模的自組網測試項目之一，共計15000個同時組網節點）； 支持超過1～3公里的穩定傳輸距離； 超低功耗且超低輻射； 硬件數據加密與軍工級加密跳頻防干擾；適合復雜外界環境，不管是偏遠地區還是人口稠密的街區；不依賴其他網絡設施，直接傳輸到指定基站；安裝簡單，一次性投入，永久免費使用，無流量和時間限制，省去了用戶使用中繁瑣的繳費過程。

3.3 水上ETC系統與聯網收費系統的融合

江蘇省內交通部門所屬船閘于2005年實現了聯網收費，本次試點的水上ETC項目，將水上ETC船舶的登記、調度、繳費、違章處理等一系列業務融合到原來的聯網收費系統中，

項目應用成效

試運行證明，水上ETC的實施確實給船舶出行帶來不少的便利。根本性的改變就是船舶過閘船民再也不需要上岸辦理過閘手續，船舶過閘從原來的上岸、登記、征收、調度等八個程序減至ETC簡單的識別、調度、過閘三個步驟，應用實效明顯。一是改善了船舶出行安全。船民不上岸即可避免長江行駛小船和船民乘坐三輪摩托車的不安全因素。二是船舶過閘做到了簡單便捷。避免了船員來回兩次往返辦理過閘手續。每次過閘可節省船民約10公里的路程，至少40分鐘的時間。三是提升了船閘運行效能。船民辦理過閘手續程序繁瑣，有時會出現閘等船的現象發生。以口岸船閘為例，每閘放船速度平均為23分鐘，2012年放閘最多的一天共放53閘次。如全部以ETC過閘方式運行，最多一天可放閘62.6次，可比原調度模式放船速度提高18%。四是降低了船舶運輸成本。船民每次上岸辦理過閘手續，乘坐小船和三輪摩托等交通工具的費用合計需30元。按2012年口岸船閘單個船舶過閘次數最多的407次計算，全年最多可為船民節省12210元交通費。五是提升船閘管理水平。船舶便捷過閘系統的實施能夠推進“釣魚竿”問題的解決和船閘調度無紙化的進程，改進管理方式，實現節能減排。六是規范了船閘內部管理。船民不再需要上岸辦理過閘手續，也就無需面對因辦理程序繁瑣而滋生的“黃牛”，從源頭上杜絕“黃牛”的存在。

水上ETC在口岸船閘的試點成功，為水上ETC在其他船閘的推廣打下了良好的基礎，也推動了船聯網技術的發展，水運信息化必將引領水運的現代化。